JPS626737B2

JPS626737B2 -

Info

Publication number: JPS626737B2
Application number: JP58194939A
Authority: JP
Inventors: Takuro Iwamura; Kunio Kishida
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1983-10-18
Filing date: 1983-10-18
Publication date: 1987-02-13
Also published as: JPS6086237A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、高強度と高靭性、さらにすぐれた
耐摩耗性を有し、特にこれらの特性が要求される
摺動部材として使用するのに適したCu合金に関
するものである。従来、例えば自動車のシンクロナイザーリング
のような高負荷（高速および／または高荷重）の
摺動条件下で使用される摺動部材には、各種の金
属間化合物などの硬質粒子を分散させたAl青銅
や黄銅などのCu合金が使用されている。しかし、これらの従来Cu合金は、いずれも強
度、靭性、および耐摩耗性のうちの少なくともい
ずれかの特性に劣るものであるため、これらの特
性のすべてを具備することが要求される苛酷な条
件下での使用を予儀なくされる摺動部材の製造に
用いた場合、十分満足する性能を長期に亘つて発
揮し得ず、比較的短かい使用寿命しか示さないの
が現状である。そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、強度、靭性、および耐摩耗性のすべての特性
を具備した材料を開発すべく研究を行なつた結
果、重量％で（以下％はすべて重量％を示す）、 Zn：10〜43％、 Al：２〜８％、 Sn：1.5％超〜3.5％、 Zr：0.5〜３％、 Fe、Ni、およびCoのうちの１種または２種以
上：0.02〜２％、を含有し、さらに必要に応じて、 Mn：0.2〜３％、 Pb：0.05〜１％、のうちの１種または２種を含有し、残りがCuと
不可避不純物からなるCu合金は、高強度、高靭
性、およびすぐれた耐摩耗性をすべて具備し、し
たがつて、このCu合金を、特に高負荷の摺動条
件下で使用される部品の製造に用いた場合に、す
ぐれた性能を長期に亘つて発揮するという知見を
得たのである。この発明は、上記知見にもとずいてなされたも
のであつて、以下に成分組成範囲を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (a) ZnおよびAl ZnとAl成分は、本質的に合金の素地組織を
決定する成分であつて、その含有量によつて、
その組織はα＋β型、β型、およびβ＋γ型に
変化するが、その組織がα＋β型あるいはβ型
である場合にすぐれた靭性を示すものである。
このα＋β型あるいはβ型の素地組織は、それ
ぞれZn：10〜43％およびAl：２〜８％を含有
する場合に得られるものである。したがつて、
ZnおよびAlの含有量がZn：43％およびAl：８
％を越えて高くなると、γ相析出による脆化現
象が現われるようになるばかりでなく、合金の
強度も低下するようになり、一方、Zn：10％
未満およびAl：２％未満の含有では、α相が
増加してβ相が減少し、所望の耐摩耗性を確保
することができなくなるという理由から、Zn
およびAlの含有量をそれぞれZn：10〜43％、
Al：２〜８％と定めた。 (b) Snと、Zrと、Fe、Ni、およびCo これらの成分は、素地中にきわめて微細に分
散するZr₅Sn₃型の金属間化合物と、この金属化
合物に比していくぶん粗粒の（Fe、Ni、Coの
うちの１種または２種以上）とZrの１：１の原
子比の金属間化合物を形成し、前者のZr₅Sn₃型
の金属間化合物で主として合金強度を向上さ
せ、また後者の（Fe、Ni、Co）（Zr）型の金属
間化合物で主として合金の耐摩耗性を著しく向
上させる作用をもつが、Snと、Zrの含有量
が、それぞれSn：1.5％以下、Zr：0.5％未満で
は、Zr₅Sn₃型の金属間化合物の量が不十分で所
望の高強度を確保することができず、一方、
Sn：3.5％、Zr：３％をそれぞれ越えて含有さ
せても強度向上により一層の効果が得られず、
むしろ被削性および熱間加工性が劣化するよう
になるものであり、また、Fe、Ni、およびCo
の含有量が0.02％未満では、Zrの含有量とも関
連して、所定の量の（Fe、Ni、Co）（Zr）型金
属間化合物を形成することができず、したがつ
て所望の耐摩耗性改善効果を確保することがで
きないものであり、一方、Fe、Ni、およびCo
の含有量が２％を越えても、耐摩耗性の向上に
より一層の効果が現われないばかりでなく、合
金の被削性が劣化するようになることから、そ
の含有量を、それぞれSn：1.5％超〜3.5％、
Zr：0.5〜３％、Fe、Ni、およびCo：0.02〜２
％と定めた。 (c) Mn Mn成分には、素地に固溶して、これを強化
し、かつ熱覆歴に対して合金組織を安定化する
作用があるので、特により一層の高強度と、バ
ラツキのない安定した特性が要求される場合に
必要に応じて含有されるが、その含有量が0.2
％未満では前記特性に所望の向上効果が得られ
ず、一方３％を越えて含有させると、合金溶製
時に酸化物スラグを発生し易くなつて、鋳塊の
健全性が害されるようになることから、その含
有量を0.2〜３％と定めた。 (d) Pb Pb成分には、結晶粒界に均一微細に分散し
て、合金の切削性を向上させると共に、切粉形
状を細片に分断して作業性を改善する作用があ
るので、特にすぐれた被削性が要求される場合
に必要に応じて含有されるが、その含有量が
0.05％未満では所望の切削性向上効果を確保す
ることができず、一方１％を越えて含有させる
と熱間加工性が低下するようになることから、
その含有量を0.05〜１％と定めた。つぎに、この発明のCu合金を実施例により具
体的に説明する。実施例通常の高周波炉を用い、黒鉛るつぼにて、大気
中、木炭被覆下で、それぞれ第１表に示される成
分組成をもつた本発明Cu合金１〜23および比較
Cu合金１〜７をそれぞれ溶製し、金型に鋳造し
て、上端面直径：70mmφ×下端面直径：60φmm×
高さ：160mmの寸法をもつたインゴツトとし、つ
いでγ相析出によつて脆化し、鋳造割れを起した
比較Cu合金２、４を除いたインゴツトに面削を
施した後、温度：750℃にて熱間分塊鍛造を行な
つて直径：60mmφのビレツトとし、再び面削を施
して直径：55mmφのビレツトとした。つぎに、この結果得られた本発明Cu合金１〜
23および比較Cu合金１、３および５〜７のビレ
ツトについて、これらのCu合金の切削工具に及
ぼす影響をみる目的で、切削工具：WC基超硬合金製、切削速度：220ｍ／min、切込み：0.5mm、送り：0.08mm／rev.、切削時間：15min、油剤：なし、の条件で連続切削試験を行ない、工具刃先の逃げ
面摩耗幅を測定した。また、上記の切削試験後のビレツトから、平行
部長さ：30mm、平行部直径：６mmの引張試験片、
およびJIS4号の衝撃試験片を切出し、引張試験お
よび衝撃試験を行なうと共に、同じく先端部直径
が２mmφのピン試験片を切出し、ピン・オン・デ
イスク型摩耗試験機を用い、デイスク材：浸炭焼入れしたJIS・SCM−21
（Cr−Mo鋼、硬さ：Ｈ_RC63）、摩擦速度：0.3ｍ／sec.、接触圧力：50Kg／cm²、すべり距離：１Km、

【表】

【表】の条件で乾式摩耗試験を行ない、単位圧力、単位
すべり距離当りの摩耗体積（比摩耗量）を測定し
た。これらの測定結果を第１表に合せて示した。第１表に示される結果から、本発明Cu合金１
〜23は、いずれも高強度および高靭性を有し、か
つ高負荷の摺動条件下ですぐれた耐摩耗性を有
し、さらに切削工具の摩耗もきわめて少なく、被
削性も良好であるのに対して、比較Cu合金１、
３および５〜７に見られるように、構成成分のう
ちのいずれかの成分含有量（第１表に※印を付し
たもの）がこの発明の範囲から外れると、上記の
特性のうち少なくともいずれかの特性が劣つたも
のになることが明らかである。上述のように、この発明のCu合金は、高強度
と高靭性、さらにすぐれた耐摩耗性を有している
ので、これらの特性が要求される摺動部材として
用いた場合に、著しく長期に亘つてすぐれた性能
を発揮するのである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Zn：10〜43％、 Al：２〜８％、 Sn：1.5％超〜3.5％、 Zr：0.5〜３％、を含有し、 Fe、Ni、およびCoのうちの１種または２種以
上：0.02〜２％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有することを特徴とする摺動
部材用Cu合金。２ Zn：10〜43％、 Al：２〜８％、 Sn：1.5％超〜3.5％、 Zr：0.5〜３％、を含有し、 Fe、Ni、およびCoのうちの１種または２種以
上：0.02〜２％、を含有し、さらに、 Mn：0.2〜３％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有することを特徴とする摺動
部材用Cu合金。３ Zn：10〜43％、 Al：２〜８％、 Sn：1.5％超〜3.5％、 Zr：0.5〜３％、を含有し、 Fe、Ni、およびCoのうちの１種または２種以
上：0.02〜２％、を含有し、さらに、 Pb：0.05〜１％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有することを特徴とする摺動
部材用Cu合金。４ Zn：10〜43％、 Al：２〜８％、 Sn：1.5％超〜3.5％、 Zr：0.5〜３％、を含有し、 Fe、Ni、およびCoのうちの１種または２種以
上：0.02〜２％、を含有し、さらに、 Mn：0.2〜３％、 Pb：0.05〜１％、を含有し、残りがCuと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有することを特徴とする摺動
部材用Cu合金。